垂直式發光二極體電位降之數學模式研究｜國立清華大學博碩士論文庫

簡易檢索 / 詳目顯示

回結果列表

研究生：	徐岳 HSU, YUEH
論文名稱：	垂直式發光二極體電位降之數學模式研究 Modeling the diode equation with quantum wells for vertical-injection GaN-based light emitting diodes
指導教授：	李雄略
口試委員:	陳志臣張錦裕
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 動力機械工程學系 Department of Power Mechanical Engineering
論文出版年：	2011
畢業學年度：	99
語文別：	中文
論文頁數：	48
中文關鍵詞：	發光二極體、電位場
相關次數：	點閱：3 下載：0
分享至:	分享至facebook 分享至twitter

查詢本校圖書館目錄查詢臺灣博碩士論文知識加值系統勘誤回報

LED是近年來非常熱門的研究課題之一，許多文獻引用Shockley方程式來描述LED內部p-n junction處之電流-電壓變化，但由於LED之結構製程不斷改善，因此Shockley方程式可能已經不再適用於當今之LED。
本文參考其他文獻之實驗數據，推導出新的Diode方程式來描述p-n junction處之電流-電壓變化，並且更進一步推導出適用於具有多重量子井結構之LED上，並將其應用至LED模型內進行數值模擬。藉由數值模擬，可以得到LED內部之電位分佈，並且發現溫度對於作用在p-n junction處之電壓，會有很大的影響;除此之外， n電極以及電流阻擋層尺寸大小，對LED也會有很大影響。
根據本文之研究，可以得到在不同溫度以及不同n電極和電流阻擋層尺寸之下，LED之電流-電壓變化，希望能夠在LED之設計與應用上，提供許多幫助。

目錄.....................................................Ⅰ
圖目錄...................................................Ⅲ
致謝.....................................................Ⅳ
摘要 ....................................................Ⅴ
符號說明.................................................Ⅵ
第一章    序論...........................................1
1.1    前言..............................................1
1.2    文獻回顧..........................................2
1.3    研究目的..........................................5
第二章     理論分析......................................6
   2.1  Diode方程式之推導................................6
   2.2  具有多重量子井結構之Diode方程式..................7
   2.3  新Diode方程式之應用..............................9
   2.4  統御方程式......................................10
   2.5  邊界條件........................................12
   2.6  無因次化........................................13
第三章     數值方法.....................................16
   3.1  網格系統........................................16
   3.2  統御方程式之差分................................16
   3.3  電場之計算方法..................................20
   3.4  計算流程........................................20
第四章    結果與討論....................................22
   4.1  模擬參數........................................22
   4.2  網格設定........................................22
   4.3  收斂標準........................................22
   4.4  LED內部電場變化.................................23
   4.5  不同溫度對LED之影響.............................24
   4.6  不同尺寸n電極以及CBL影響........................26
第五章    結論..........................................27
參考文獻................................................28

                                

[1] E. F. Schubert, Light-Emitting Diodes,2nd ed., Cambridge University Press, Cambridge, England, 2006.

[2] W. H. Liu, L. Shan, Y. Chang, T. Doan, C. Tran, C. Chu, C. Cheng, J. Chu, F. Fan, H. Cheng, Low Operating Voltage and High Efficiency Vertical GaN based LEDs, Proceedings of the International Symposium on Photonics and Optoelectronics Conference, Wuhan, 2009, pp. 697-699.

[3] S. J. Wang, K. M. Uang, S. L. Chen, Y. C. Yang, S. C. Chang, T. M. Chen, and C. H. Chen, Use of patterned laser liftoff process and electroplating nickel layer for the fabrication of vertical-structured GaN-based light-emitting diodes, Applied Physics Letters 87 (07) (2005) 011111.

[4] D.W. Kim, H. Y. Lee, M. C. Yoo, and G. Y. Yeom, High efficiency vertical laser-liftoff GaN-based light-emitting diodes formed by optimization of the cathode structure, Applied Physics Letters 86 (01) (2005) 052108.

[5] A. Chitnis, et al., A. Kumar, M. Shatalov, V. Adivarahan, A. Lunev, J. W. Yang, G. Simin, and M. Asif Khan, High-quality p-n junction with quaternary AlInGaN/InGaN quantum wells, Applied Physics Letters 77 (10) (2000) 3800-3802.

[6] Y. Xi and E. F. Schubert, Junction-temperature measurement in GaN ultraviolet Light-emitting diodes using diode forward voltage method, Applied Physics Letters 86 (09) (2004) 2163.

[7] C. C. Lee, W. V. Chen, J. Park, A new I-V model for light-emitting devices with a quantum well, Microelectronics Journal 37 (09) (2006) 1335-1338.

[8] H. Kim, K. K. Kim, K. K. Choi, H. Kim, J. O Song, J. Cho, K. H. Baik, C. Sone, Y. Park, and T. Y. Seong, Design of high-efficiency GaN-based light emitting diodes with vertical injection geometry, Applied Physics Letters 91 (07) (2007) 023510.

[9] J. C. Chen, G. J. Sheu, F. S. Hwu, H. I. Chen, J. K. Sheu, T. X. Lee, and C. C. Sun, Electrical-Optical Analysis of a GaN/Sapphire LED Chip by Considering the Resistivity of the Current-Spreading Layer, OPTICAL REVIEW 16 (02) (2009) 213-215.

[10] F. S. Hwu, J. C. Chen, S. H. Tu, G. J. Sheu, H. I. Chen, and J. K. Sheu, A Numerical Study of Thermal and Electrical Effects in a Vertical LED Chip, Journal of The Electrochemical Society 157 (1) (2010) H31-H37.

[11] H. H. Yen, W. Y. Yeh, and H. C. Kuo, GaN alternating current light-emitting device, Physica Status Solidi A-Applications and Materials Science 204 (06) (2007) 2077-2081.
[12] J. M. Shah, Y. L. Li, TH. Gessmann, and E. F. Schubert, Experimental analysis and theoretical model for anomalously high ideality factors(n》2.0) in AlGaN/GaN p-n junction diodes, Applied Physics Letters 94 (08) (2003) 2627.

[13] G. J. Sheu, F. S. Hwu, J. C. Chen, J. K. Sheu, and W. C. Lai, Effect of the Electrode Pattern on Current Spreading and Driving Voltage in a GaN/Sapphire LED Chip, Journal of The Electrochemical Society 155 (10) (2008) H836-H840.

[14] W. Shockley, The theory of p-n junction in semiconductors and p-n junction transistors, Bell System Technical Journal 28 (1949) 435.

[15] X. A. Cao, E. B. Stokes, P. M. Sandvik, S. F. LeBoeuf, J. Kretchmer, D. Walker, Diffusion and tunneling currents in GaN/InGaN multiple quantum well light emitting diodes, IEEE Electron Device Letter 23 (09) (2002) 535-537.

[16] S. L. Lee, A Strongly Implicit Solver for 2-Dimensional Elliptic Differential-Equations, Numerical Heat Transfer 16 (1989) 161-178.

[17] 陳隆建, 發光二極體之原理與製程, 全華圖書公司, 台北, 台灣(2008).

全文公開日期本全文未授權公開 (校內網路)
全文公開日期本全文未授權公開 (校外網路)

簡易檢索 / 詳目顯示

相關論文